JPH02284016A - ワーク面の傾斜検出方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、姿勢制御可能なロボット等の自動作業機の回
転軸に対するワーク面の傾斜角を検出するワーク面の傾
斜検出方法及び装置に関するものである。

（従来の技術） この種の傾斜検出方法としては１作業者の目視による方
法の外に、静止した自動作業機の作業具装着部分例えば
ロボットアーム先端に、その回転軸へ中心点か一致する
ようにレーザポインタを配置して、ワーク面に形成され
た反射像の歪みにより、傾斜を判断する方法が周知であ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、後者の光学装置を利用した方法によれば
品枯１■のティーチングか可能になるか。

レーザ光源の正確なセツティングか必要になり、したか
ってセツティング構造か複雑になり、またロボットアー
ムに作業具が装着された状態ては測定か不”Ｔ　（Ｆ、
になる場合もあった。

よって、本発明は、レーザ光源のセツティングか筒中て
、しかも自動的に高精度にワーク面の傾斜を検出できる
ワーク面の傾斜検出方法及び装置を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するためのＬ段〕

未発１５１は、この目的を達成するために、姿勢制御可
能な自動作業機における作業具装着部分に、ワーク面に
向けてレーザ光を発射するレーザ光源をＪ［）（付け１
作業１装着部分を回転させることにより、ワーク面にレ
ーザ光により閉曲線を描記させ、イメージセンサにより
閉曲線を撮像して閉曲線データを作成し、この閉曲線デ
ータから得られる楕円形状を基に作業具装着部分の回転
軸の直交面に対するワーク面の傾斜角を検出することに
在る。

楕円の長径のみの関係から傾斜角を検出するには、レー
ザ光源からワーク面に向けて２本又は光束状の平行レー
ザ光を発射させ、この平行レーザ光の光跡に対応する外
縁及び内縁閉曲線データを作成し、これらの外縁及び内
縁閉曲線データで得られた双方の楕円形状の長径のねじ
れを揃えて、平行レーザ光の幅に対する両側での楕円形
の長径の距離差からワーク面の傾斜角を検出する。

このような傾斜検出方法を実施するための装ととして、
ワーク面に載ｎされる平坦な計測板の垂直上方に計測板
を撮像するイメージセンサを備えた計測板付イメージセ
ンサスタンドと、このａｉされ計測板に向けてレーザ光
をイメージセンサを避けるように斜め方向から発射する
レーザ光源を備えると共に、作業具装着部分に吸着させ
るマグネウドを単材けられたレーザ光源スタンドと、作
業具装着部分を回転させることにより計測板にレーザ光
で描記された閉曲線をイメージセンサにより撮像したイ
メージセンサ信号を入力として閉曲線データを作成する
閉曲線データ作成手段及びこの閉曲線データから計測板
の傾斜角を解析して自動作業機にティーチングを行う傾
斜角解析手段を有する演算装置とを備えるようにする。

（作用） 作業具装着部分の回転軸をレーザ光か通過すると、その
回転光跡は回転軸に対するレーザ光源の単材は位置及び
光照射方向に応じた形状の円錐形になり、一方回転軸を
通過しない場合にはｍｒｉ双曲回転面になる。しかしな
がら、いずれの場合もワーク面の光跡は傾斜角か０度で
あれば真円になり、傾斜するとその度合に応じた形状の
楕円になる。したかって、閉曲線データを解析し、その
楕円形状から＃１劃角を検出する０例えば、１本のレー
ザ光に対応する１個の楕円の長径及び短径の比から傾斜
角か検出される。長径方向からは傾斜方向が分る。

平行レーザ光の内外縁から２個の閉曲線データを作成し
た場合、その双方の楕円の長径のねしれを揃えて、平行
レーザ光の幅に対する両側での楕円の長径の距離差から
ワーク面の傾斜角を検出する。

このような傾斜検出方法を実施するための装置に関して
は、計測板をワーク面に載置し、レーザ光源スタンドを
マグネットて作業具装着部分に吸着させてレーザ光を計
測板へ発射させる。そして１作業１装着部分を回転させ
ることにより計測板にレーザ光により描記された閉曲線
をイメージセンサにより撮像させる。演算装置は、イメ
ージセンサ信号から閉曲線データを作成してその楕円形
状から計測板の傾斜角を解析する。

（実施例〕 第１図は末完１１１の傾斜角検出方法を実施するための
装置例を示すもので、タイヤセット治具１９にセットさ
れたタイヤ１８を自動作業機の作業具装着部分としての
ロボットアーム２９に装着されたハンドアーム２８か挟
持・搬送して、所定の作業位ごに位ｎ付するようになっ
ている。

同図において、１０は計測板付イメージセンサスタンド
てあり１表面か平坦な計測板１１にアーム１２を直交方
向へ立設し、その先端部で水平方向にカメラ装置Ｉ３を
取付けられたアーム１４を支持している。計測板１１の
裏面におけるカメラレンズの中心軸Ｒと同軸−Ｌに、ハ
ブ＋８ａの中心四部に挿入される位置決めシリンダ１５
か下段されている。

２０はレーザ光源スタンドであり、位置調整可能な固さ
のジヨイント２６で連結されたアーム２１．２２の下端
には、例えば２本のレーザ光を発射するレーザ光源２３
が取付けられ、上端にはロボットアーム２９に吸着され
るマグネット２１か同様に位置調整可能な固さのジヨイ
ント２５を介して取付けられている。カメラ装置！３に
は、ロボットアーム２９を回転させることにより計測板
目に描記された閉曲線に対応するイメージセンサ信号を
入力として閉曲線データを作成する閉曲線データ作成手
段３１と、この閉曲線データから計測板の傾斜角及び傾
斜方向を解析してロボットにティーチングを行う傾斜角
・方向解析手段３２とを有する演算１１１１Ｑか後続し
ている。

測定に際しては、計測板付イメージセンサスタンド１０
のシリンダ１５をハブ中心部にセットすることにより、
計測板ＩＩをタイヤ１８にａ置する。

方、レーザ光源スタンド２０は、そのマグネット２４を
ロボットアーム２９の任意の位置に吸着させて、レーザ
光源２３か側方から計測板１！の撮像範囲内におけるあ
る程度大きく偏心した位置を照射し得るようにアーム２
１．２２て位置３Ｊ節する。

次いて、ロボットアーム２９をカメラ装２１１３か撮像
している状態て１回転させ、その光跡を付属の演算装置
コ０に後述する方法で翅理させ、その楕円形状より傾斜
角０及び傾斜方向を検出して、傾斜角・方向信号をロボ
ットに出力する。これにより、ロボットアーム２９の傾
斜角を傾斜方向へ微調整して、その回転軸Ｑをカメラ装
ｆｉｌｌの中心軸Ｒと平行、即ち計測板１１に直交方向
に調整する。

この状態で、目視によりロボットアーム２９の回転軸Ｑ
をカメラ中心軸Ｒに一致させる。したかって、タイヤ表
面に凹凸かあってもその標準面の傾斜状態か検出され、
同時に中心位置のずれも調整されることにより、以後逐
次タイヤセット治具１ｇにセットされたタイヤ１８かハ
ンドアーム２８て作業位δに正確に搬入される。

演′ｎ装コ３０は、第２図に示すように、２本の平行レ
ーザ光２３．．２３□を発射するレーザ光源２コにより
形成される光跡の撮像信号を入力として、次のように傾
斜状態を検出する。

先ず、閉曲線データ作成手段３１において２個の閉曲線
データか作成されるが、レーザ光源２３の取付は状態に
より、第３図ａに示すように１回転軸Ｑ及び内側のレー
ザ光２３．間の方向に対して外側のレーザ光Ｚ３２があ
る角度ｅだけずれ、したがって、第３１Ａｂに示すよう
に、双方の閉曲線データである楕円１１．、Ｄ２の長径
方向が角度ｅたけずれる１１丁イ敵性かある。

そこで、傾斜角・方向解析手段３２では、第４図ａに示
すように、楕円り、に対してＤ２を角度ｅたけ回転させ
る。これにより、双方の楕円Ｄ＋、　Ｄ＊の中心点Ｐ１
、Ｐ２と、回転軸Ｑをレーザ光が通過するか否に拘らず
、少なくともＱの側面視回転軸Ｑ゛との交点Ｐ３とか直
線上に揃い、したかってこの側面視回転軸Ｑ′に対する
第４図すに示す幾何学関係からθを解析する。

γ＝β　＋　（９０’ α２） ここで、ｄ　：　Ｐ、、　Ｐ２のずれ Ａ、、　Ａ２：　Ｄ、、　Ｄ、のそれぞれの長径ａｌ＋
　１）、：双方の楕円Ｄ１．Ｄ２の両側ての長ＰＩ　Ａ
　ｒ、Ａ２の距離差 α２、α２　：両側のレーザ光方向に対するワーク面（
計測板１１）の角度、 ！ｌ：千行シーザ光の間隔 γ°側面視回転軸Ｑに対するワーク面の角度Ｑ：ワーク
面と回転軸Ｑに対する傾斜角この関係からＱは次のよう
に求められる。

ａ　、　　＝　５ｉｎ−’（Ｊｌ　／ａ＋）ａ、　　＝
ｓｉｎ−’（１／ｂ＋） α　隊　＋　α３ ＝９０°　＋０“　−〇′ 、’、０　　＝　９０＠　−α α　２　−　α　宜 さらに、傾斜方向が、長径Ａ＋、もしくは修正済みの長
径へ２の計測板付イメージセンサスタンド１０の基準設
置方向に対する変位角から演算される。

尚、この実施例では内側の楕円ひ、を基準にＤ２をずれ
回転させたか、　Ｄ２に対してＤｌを揃えて演算するこ
とも可使である。いずれにしても、双方の長径のデータ
のみで演算される。レーザ光が一本の場合、例えばＤｌ
の長径及び短径の比から傾斜角度及びその長径方向から
傾斜方向か分る。ワーク面が平坦な場合、計測板なしで
直接ワーク面の光跡を撮像することも考えられる。

（発明の効果） 以上、本発明によれば、自動作業機の回転する先端部に
１位と精度を要求されることなくレーザ光源を取付けて
正確に傾斜角が検出される。

レーザ光線に平行な幅を持たせてその外縁及び内縁で形
成された閉曲線データを処理することにより、長径方向
のデータのみで高精度に位２１調整できる。

請求項３による装置によれば、ワーク面に凹凸があって
もその標準面の傾斜角が測定でき、しかも光源も位置的
に制限されることなくマグネットの吸着により簡単に着
脱される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するためのワーク面の傾斜
検出Ｓｔｔ置の概略側面図及び付属回路のブロック図、
第２図〜第４図は同実施例の動作を説明する図である。 １Ｇ−・・計測板付イメージセンサスタンド、１１−・
・計測板、　２０・・・レーザ光源スタンド、２ト・・
レーザ光源、　　２４−・・マグネット。 第１　図 ７７″￥７ト フを

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）姿勢制御可能な自動作業機における作業具装着部分
   に、ワーク面に向けてレーザ光を発射するレーザ光源を
   取付け、 前記作業具装着部分を回転させることにより、前記ワー
   ク面に前記レーザ光により閉曲線を描記させ、 イメージセンサにより前記閉曲線を撮像して閉曲線デー
   タを作成し、 この閉曲線データから得られる楕円形状を基に前記作業
   具装着部分の回転軸の直交面に対する前記ワーク面の傾
   斜角を検出することを特徴とするワーク面の傾斜検出方
   法。 ２）レーザ光源からワーク面に向けて２本又は光束状の
   平行レーザ光を発射させ、 この平行レーザ光の光跡の外縁及び内縁閉曲線データを
   作成し、 これらの外縁及び内縁閉曲線データから得られた双方の
   楕円の長径のねじれを揃えて、前記平行レーザ光の幅に
   対する両側での楕円形の長径間の距離差から前記ワーク
   面の傾斜角を検出することを特徴とする請求項１に記載
   のワーク面の傾斜検出方法。 ３）ワーク面に載置される平坦な計測板の垂直上方にこ
   の計測板を撮像するイメージセンサを備えた計測板付イ
   メージセンサスタンドと、 この載置された計測板に向けて前記イメージセンサを避
   けるように斜め方向からレーザ光を発射するレーザ光源
   を備えると共に、作業具装着部分に吸着させるマグネッ
   を取付けられたレーザ光源スタンドと、 前記作業具装着部分を回転させることにより前記計測板
   にレーザ光で描記された閉曲線を前記イメージセンサに
   より撮像したイメージセンサ信号を入力として閉曲線デ
   ータを作成する閉曲線データ作成手段及びこの閉曲線デ
   ータから前記計測板の傾斜角を解析して自動作業機にテ
   ィーチングを行う傾斜角解析手段を有する演算装置とを
   備えた、ことを特徴とする請求項１又は２のワーク面の
   傾斜検出方法を実施するワーク面の傾斜検出装置。